二、模擬數(shù)據(jù)通信和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信 (Analog Data Communication & Digital Data Communication) 1.模擬數(shù)據(jù)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù) 我們一般將數(shù)據(jù)分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)兩大類。 模擬數(shù)據(jù)(Analog Data)是由傳感器采集得到的連續(xù)變化的值,例如溫度、壓力,以及目前在電話、無(wú)線電和電視廣播中的聲音和圖像。 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(Digital Data)則是模擬數(shù)據(jù)經(jīng)量化后得到的離散的值,例如在計(jì)算機(jī)中用二進(jìn)制代碼表示的字符、圖形、音頻與視頻數(shù)據(jù)。目前,ASCII美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)碼(American Standard Code for Information Interchange)已為ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織和CCITT國(guó)際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)所采納,成為國(guó)際通用的信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼,使用7位二進(jìn)制數(shù)來(lái)表示一個(gè)英文字母、數(shù)字、標(biāo)點(diǎn)或控制符號(hào);圖形、音頻與視頻數(shù)據(jù)則可分別采用多種編碼格式。
3.模擬數(shù)據(jù)通信與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信 (1)模擬數(shù)據(jù)通信 路來(lái)傳輸模擬數(shù)據(jù)或數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)。例如目前我們廣泛使用公用電話線路來(lái)傳輸語(yǔ)音或計(jì)算機(jī)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào),我們也可以使用公共有線電視網(wǎng)來(lái)傳輸視頻和計(jì)算機(jī)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào);而微波與衛(wèi)星通信傳輸?shù)囊部梢允悄M數(shù)據(jù)或數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)。 為了用模擬數(shù)據(jù)通信的方法實(shí)現(xiàn)模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸,我們一般不直接傳輸模擬信號(hào)(包括由數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換而來(lái)的模擬信號(hào)),而是在發(fā)送方使用某一頻率的電磁波作為載波(Carrier),然后用模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)對(duì)其進(jìn)行調(diào)制(Modulation),調(diào)制后的載波信號(hào)(為模擬信號(hào))占有以該載波頻率為中心的一段頻譜,并能在適于該載波頻率的介質(zhì)上傳輸;而在接收方則通過(guò)解調(diào)制(Demodulation)還原疊加于載波上的模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)。我們將可同時(shí)完成調(diào)制和解調(diào)的裝置稱為調(diào)制解調(diào)器(MODEM)。 (2)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信(Digital Data Communication)指直接利用數(shù)字傳輸技術(shù)在數(shù)字設(shè)備之間傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù),或模擬數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。由于計(jì)算機(jī)使用二進(jìn)制數(shù)字信號(hào),因而計(jì)算機(jī)與其外部設(shè)備之間,以及計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)、城域網(wǎng)大多直接采用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信。此外,目前北美采用的24路PCM脈碼調(diào)制(速率為1.544Mpbs),以及歐洲和我國(guó)采用的30路PCM脈碼調(diào)制(速率為2.048Mbps)電話系統(tǒng)均是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信系統(tǒng)。 由于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信傳送的是離散的數(shù)字信號(hào),即逐位傳送二進(jìn)制數(shù)字代碼,因此要求系統(tǒng)應(yīng)能確知傳輸線上正在傳送的數(shù)位是0還是1。 (3)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信的優(yōu)點(diǎn) 與模擬數(shù)據(jù)通信相比較,數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信具有下列優(yōu)點(diǎn): a. 來(lái)自聲音、視頻和其他數(shù)據(jù)源的各類數(shù)據(jù)均可統(tǒng)一為數(shù)字信號(hào)的形式,并通過(guò)數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸 b. 以數(shù)據(jù)幀為單位傳輸數(shù)據(jù),并通過(guò)檢錯(cuò)編碼和重發(fā)數(shù)據(jù)幀來(lái)發(fā)現(xiàn)與糾正通信錯(cuò)誤,從而有效保證通信的可靠性 c. 在長(zhǎng)距離數(shù)字通信中可通過(guò)中繼器放大和整形來(lái)保證數(shù)字信號(hào)的完整及不累積噪音 d. 使用加密技術(shù)可有效增強(qiáng)通信的安全性 e. 數(shù)字技術(shù)比模擬技術(shù)發(fā)展更快,數(shù)字設(shè)備很容易通過(guò)集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn),并與計(jì)算機(jī)相結(jié)合,而由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展,數(shù)字設(shè)備的體積與成本的下降速度大大超過(guò)模擬設(shè)備,性能/價(jià)格比高 f. 多路光纖技術(shù)的發(fā)展大大提高了數(shù)字通信的效率。 需要指出,鑒于傳統(tǒng)公用電話網(wǎng)已在世界范圍普及,目前家庭個(gè)人計(jì)算機(jī)用戶大都通過(guò)電話線路與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相連;此外,隨著衛(wèi)星通信的發(fā)展,高容量、高寬帶的多路復(fù)用傳輸也大大提高了模擬通信的傳輸效率。但是,如果在兩臺(tái)計(jì)算機(jī)的通信線路之間,只有部分電路采用數(shù)字通信,則數(shù)字通信的優(yōu)點(diǎn)并不能充分地得到發(fā)揮。因此,為了提高通信效率,有條件的用戶應(yīng)安裝數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信專線,或直接接入局域網(wǎng);此外,應(yīng)大力發(fā)展陸上和海底的洲際光纜。 近20年來(lái),數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信技術(shù)已開(kāi)始發(fā)展并得到廣泛應(yīng)用。目前,數(shù)字通信已開(kāi)始在長(zhǎng)距離話音和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)領(lǐng)域逐漸替代傳統(tǒng)的模擬通信。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展,則大大推動(dòng)了數(shù)字通信技術(shù)的迅速發(fā)展?梢灶A(yù)言,數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信最終將取代模擬數(shù)據(jù)通信。